Лабораторна робота №9

Тема: Вивчення процесу осадження білків

Мета:

• дослідження процесу осадження білків.

• удосконалення умінь і навичок проведення хімічного експерименту;

• формування умінь інтерпретації результатів хімічного експерименту (спостереження, висновки).

Забезпечення:

Посуд, обладнання: штатив з пробірками, нагрівальний прилад, пробіркоутримувач, хімічний стакан, градуйовані піпетки, пробірки центрифужні, беззольні фільтри, скляні лійки, універсальний індикаторний папір.

Реактиви: розчини яєчного білка, насичений розчин хлориду натрію, 1%-вий розчин ацетату купруму, 96% розчин етанолу, 10%-вий розчин хлоридної кислоти, 10%-вий розчин лугу, 1%-вий розчин сульфату купруму(ІІ), дистильована вода, 0,1М розчин оцтової кислоти, концентрована нітратна кислота, кристалічний сульфат амонію.

Завдання лабораторної роботи

1. Осадження білків нагріванням.

2. Осадження білків мінеральними кислотами.

3. Вивчення процесу осадження білків за різних значень рН.

4. Осадження білків іонами металів.

5. осадження білків хлоридом натрію.

Теоретичні положення

Порушення факторів, що стабілізують структуру молекули білка, призводять до осадження білків.

Реакції осадження спрямовано на виділення білків з розчинів за допомогою різних осаджувачів, під дією яких зменшується або зникає заряд колоїдної частинки (міцели) та руйнується гідратна оболонка білкової частинки. Вони зближуються, з’єднуються між собою і випадають в осад. Так, внаслідок кип’ятіння порушуються зв’язки в молекулі негативно зарядженого білка.

Кращий спосіб осадження білків ‑ кип’ятіння в середовищах, які мають значення рН, що дорівнює значенню рН ізоелектричної точки білка. Внесення в розчин білка нейтральних солей (сульфату амонію, хлориду натрію) полегшує і прискорює процес осадження білка при кип’ятінні його розчину внаслідок дегідратації білкових часточок.

Мінеральні та деякі органічні кислоти, органічні розчинники осаджують білки в результаті денатурації та дегідратації білкових молекул, а також внаслідок утворення комплексних солей білків з кислотами.

Механізм осадження білків алкалоїдними реактивами зумовлений утворенням нерозчинних сполук цих реактивів із азотистими групами білка. В таких сполуках алкалоїдні реактиви є аніонами, а білки – катіонами. Для надання молекулі білка позитивного заряду розчин білка підкислюють оцтовою кислотою. Білки, що мають позитивний заряд, добре осаджуються алкалоїдними реактивами в середовищі без попереднього підкислення середовища.

Солі важких металів (міді, ртуті, цинку, срібла, свинцю) осаджують білки в результаті утворення комплексних сполук із сульфгідрильними групами білків. Осад білка в надлишку солей деяких важких металів (ацетату свинцю, сульфату міді) розчиняється. Це пов’язано з тим, що надлишок іонів цих металів, адсорбуючись на поверхні білкових молекул, спричиняє перезарядку білкового комплексу, внаслідок чого він переходить у розчин.

У водному розчині більшість білків та їх часточок заряджені і гідратовані, що зумовлює осадження білків у розчинах. Але за високої концентрації середніх солей (сульфату амонію, хлориду натрію), молекули яких у водних розчинах гідратовані, руйнуються водні оболонки білкових молекул. В результаті цього знижується електричний заряд білкової молекули іонами солі, які адсорбуються на ній, часточки білка злипаються одна з одною, укрупнюються та випадають в осад.

Розрізняють два види осадження:

• Висолювання ‑ це осадження білків концентрованими розчинами нейтральних солей (при збільшенні іонної сили розчину). Належить до оборотних реакцій осадження, так як білкові молекули не зазнають глибоких змін і після додавання розчинника їх фізико-хімічні властивості повністю відновлюються.

Наприклад, осадження білків органічними розчинниками (етанолом або ацетоном) і висолювання білків нейтральними солями (NaCI, NH₄CI, (NH₂)₂SO₄).

• Денатурація ‑ зміна нативної (природної) структури білкової молекули під впливом зовнішніх факторів. Належить до необоротного осадження (згортання, денатурація). Після необоротного осадження білок не можна знову перевести у розчин. Найбільшу схильність осаджуватися білок виявляє в ІЕТ.

Теплова денатурація білків є одним з фізико-хімічних процесів, які лежать в основі випікання хліба, печива, бісквітів, тістечок, сухарів, висушування макаронних виробів, сухих сніданків; варіння, смаження овочів, риби, м’яса; консервування, пастеризації та стерилізації молока. Такі перетворення – корисні тому, що вони прискорюють перетравлювання білків в шлунково-кишковому тракті людини, полегшуючи доступ до них протеолітичних ферментів, та обумовлюють споживчі властивості харчових продуктів (текстуру, зовнішній вигляд, органолептичні властивості).

Термічна обробка їжі, що містить білки, при 100-120⁰С спричиняє руйнування (деструкцію) макромолекул білка з відщепленням функціональних груп, розщепленням пептидних зв’язків і утворенням сірководню, аміаку, вуглекислого газу та інших сполук небілкової природи. Стерилізація молока, м’ясних і рибних продуктів при температурі вище 115⁰С спричиняє руйнування цистеїнових залишків з відщепленням сірководню, диметилсульфіду і цистеїнової кислоти.

Серед продуктів термічного розпаду білків є сполуки, що надають їм мутагенних властивостей. Термічно індуковані мутагени утворюються в білковій їжі в процесі її смаження в жирі, випіканні, копченні в диму та сушіння. Мутагени містяться в бульйонах, смаженій яловичині, свинині, домашній птиці, жарених яйцях, копченій і в’яленій рибі. Деякі з них спричиняють спадкові зміни в ДНК.

Токсичні властивості білків при термічній обробці вище 200⁰С або при більш низьких температурах, в лужному середовищі, обумовлені також реакціями ізомеризації залишків амінокислот з L- в D-форму. Присутність D-ізомерів знижує засвоюваність білків (термообробка казеїну молока при температурі близько 200⁰С знижує біологічну цінність продукту на 50%).